产品创新数字化峰会有奖征文：小型制氧机振动噪声研究及结构优化

1 引言

    小型制氧机是需氧病人、高度用脑及老年呼吸不畅者的新型氧疗设备。但这种制氧机的噪声通常在50dB左右，夜晚置于室内时，其噪声会使人烦躁，影响睡眠，严重影响氧疗效果。因此，降低制氧机噪声成为提高产品质量，增强市场竞争力的迫切需要。

    小型制氧机的压缩机是主要的噪声源，由于其所采用的螺杆压缩机为国外进口，因此，降低振动噪声的方法只能采取对制氧机进行隔振和隔音。而改变压缩机壳体结构和加装隔音棉是可选的主要技术措施。

    本文采用有限元技术，从制氧机模态分析、噪声边界元分析出发，研究其固有频率、共振频率、壳体辐射噪声传递路径以及特征信号对于振动噪声形成的作用，通过对制氧机的壳体进行结构优化，以达到降低振动和噪声的目标。研究成果对于制氧机设计具有参考价值。

2 制氧机的振动噪声模态分析

2.1 制氧机壳体有限元模态分析

    制氧机总体尺寸为1.1×1.0×0.9米，由厚约2mm的壁板组成封闭空腔，材料属性见表1。

    采用ANSYS壳单元(SHELL63)建立图1所示的有限元分析模型。

表1 材料属性

 图1 制氧机网格示意图

    ANSYS的壳体模态分析（表2）及振型图（图2）表明：模态局部化问题突出，主要部位为侧壁板和部分前壁板，其振动与制氧机辐射噪声关系密切。

表2 外壳体模态分析结果

图2 制氧机外壳体模态振